Univers 3 : La genèse de la matière
I) Le noyau
Le noyau se trouve au centre de l'atome. Il est électriquement positif. Un noyau est constitué de protons de
charges positives et de neutrons de charges neutres. Les protons et les neutrons sont appelés des nucléons.
Le nombre de nucléons que possède le noyau d'un atome, aussi appelé nombre de masse, est noté A. Le
nombre de protons, appelé aussi nombre de charge, correspond au numéro atomique de l'atome et est
noté Z. Un noyau contient donc :
- Z protons
- A-Z neutrons
Exemple : un noyau de carbone (A = 12, Z = 6) possède 12 nucléons, 6 protons et 6 neutrons.
Les masses dun protons et d'un neutrons sont quasiment identiques et égales à mproton = mneutron = 1,67.10-27 kg.
La charge du proton est appelée charge élémentaire et est égale à e = 1,6.10-19 C (Coulombs). La charge du noyau
vaut donc Q = Z × e.
Applications : masse du noyau de carbone :
mnoyau C = 12 × 1,67.10-27 = 2,00.10-26 kg.
charge du noyau de carbone :
Qnoyau C = 6 × 1,6.10-19 = 9,6.10-19
II) Les électrons
Les électrons, de charges négatives, sont en mouvement autour du noyau. La charge d'un élecron est l'exacte
oposée de celle d'un proton, c'est à dire -e. Comme les atomes sont neutres,
le nombre d'électrons présents dans un atome est égal au nombre de protons. Il a donc Z électrons dans un
atome.
Les électrons ont une masse extrêmement faible devant celle des protons ou neutrons : mélectron = 9,1.10-31 kg.
Application : rapport des masses des électrons de l'atome de carbone et de son noyau.
mnoyau C = 2,00.10-26 kg ≈ 10-26 kg
mélectrons C = 6 × 9,1.10-31 kg = 1,1.10-30 ≈ 10-30
La masse du noyau est 10 000 fois plus gande que celle des électrons, alors qu'il est 100 000 fois plus petit que l'atome ! C'est donc le
noyau qui fait toute la masse de l'atome.
III) Les ions
Un ion est un atome ou un groupe d'atome qui a perdu ou gagné des électrons.
S'il a perdu des électrons, il possède donc une charge positive, c'est un cation.
S'il a gagné des électrons, il possède donc une charge négative, c'est un anion.
Dans une solution ionique, les charges des anions et des cations doivent se compenser pour que la solution
soit neutre.
Bilan du chapitre
- Je connais la constitution d'un atome et de son noyau.
- Je sais que l'atome est électriquement neutre.
- Je sais que la masse de l'atome est sensiblement égale à celle de son noyau.